Atmosphärische Refraktion bei RADAR (Geodäsie/Vermessung)

Tueftli, Freitag, 11.05.2018, 10:52 (vor 43 Tagen)

Hallo zusammen!

Ich habe mir in Java ein kleines Tool programmiert, mit dem ich die Höhe eines Radar-Echos über NN ermitteln kann, wenn ich die WGS84-Koordinaten des Echos auf der Karte und die Elevation (Winkel) des Radarstrahls weiß.

Funktioniert auch alles ganz wunderbar (zumindest vom rein geometrischen Aspekt her)!

Mein Problem ist nun, dass ich die atmosphärische Refraktion des Strahls noch berücksichtigen muss. In der Regel ist der Radarstrahl nämlich durch die Atmosphäre gekrümmt und nicht gerade. Das bedeutet, dass das Echo (bei Normalbedingungen) tatsächlich etwas tiefer sitzt, als geometrisch ermittelt.

Ich habe bereits auch eine Formel gefunden, mit der diese Höhendifferenz ermittelt und dann anschließend von der scheinbaren Höhe abgezogen werden kann. Das Ergebnis ist die tatsächliche Höhe.

In diese Formel muss allerdings der sog. Refraktionskoeffizient k eingesetzt werden. Leider gibt es hier nun verschiedene Ansätze und ich hänge fest:

- Die meisten Quellen verwenden einen konstanten Wert von k = 0,13 oder k = 0,125. Dieser ist jedoch nur gültig für sichtbares Licht.
- Ich habe in einem Buch für Vermessungswesen noch einen Wert k = 0,25 gefunden, der für Mikrowellen gelten soll. Allerdings konnte ich diesen Wert über keine andere Quelle bestätigen lassen.

In der einschlägigen Literatur ist ständig die Rede davon, dass k abhängig von der Wellenlänge des verwendeten Strahls ist. Allerdings schweigen sich alle aus, wenn es um die Berechnung geht. Ich habe mir im Internet und in der Literatur bereits einen Wolf gesucht...

Am liebsten wäre mir eine Formel, mit der man k in Abhängigkeit der Wellenlänge berechnen kann. Auch mit einer Tabelle wäre ich schon zufrieden!

P.S.: Mir ist klar, dass k in Wirklichkeit noch von der aktuellen Atmosphärendichte abhängt, aber das soll hier zunächst mal unberücksichtigt bleiben! Aktuell wäre nur die Abhängigkeit von der Wellenlänge wichtig!

Kennt sich jemand von euch mit dem Thema aus oder kann mir einen guten Literatur-Hinweis geben?

Vielen Dank!
Tueftli

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Atmosphärische Refraktion bei RADAR

MichaeL ⌂, Bad Vilbel, Freitag, 11.05.2018, 12:02 (vor 43 Tagen) @ Tueftli

Hi Tueftli,

nur auf die schnelle:

- Ich habe in einem Buch für Vermessungswesen noch einen Wert k = 0,25 gefunden, der für Mikrowellen gelten soll. Allerdings konnte ich diesen Wert über keine andere Quelle bestätigen lassen.

Den Wert finde ich sowohl im Rüeger als auch im Joeckel Stober.

Am liebsten wäre mir eine Formel, mit der man k in Abhängigkeit der Wellenlänge berechnen kann. Auch mit einer Tabelle wäre ich schon zufrieden!

Da die Refraktion vom Temperaturgradienten abhängig ist, wird es diese einfache Gleichung k = f(λ) nicht geben. Die von Dir genannten Werte gelten ja auch nur in einem engen Grenzbereich und sind bei praktischen Messaufgaben meist alles andere als repräsentativ, siehe hierzu auch Eschelbach, C. (2009): Refraktionskorrekturbestimmung durch Modellierung des Impuls- und Wärmeflusses in der Rauhigkeitsschicht Gl (2.11) für die Bestimmung von k.

/Micha

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